Cầu Hàm Rồng có vị trí giao thông rất quan trọng là cầu đường sắt duy nhất đi qua sông Mã. Đây là cây cầu rất nổi tiếng trong chiến tranh Việt Nam là trọng điểm của cuộc đấu tranh đánh phá và bảo vệ giao thông. Không lực Hoa Kỳ liên tục đánh phá với cường độ rất cao và với các chiến thuật khác nhau. Các đơn vị bảo vệ cầu đã chiến đấu hàng trăm trận, bắn rơi hơn 100 máy bay các loại. Không quân Việt Nam tại đây bắn rơi 4 máy bay Mỹ. Trung đoàn pháo phòng không 228 bảo vệ cầu Hàm Rồng đã bắn rơi 90 máy bay, được phong danh hiệu Anh hùng lực lượng vũ trang Nhân dân và được mang tên Đoàn Hàm Rồng. Vị thế của cầu rất đặc biệt làm cho cầu rất khó bị bom đánh trúng: tại hai đầu Bắc và Nam của cầu có hai hòn núi (núi Rồng và núi Ngọc) đã chắn hết các bom định ném xuống cầu và là nơi các lực lượng phòng không bảo vệ cầu bắn đón đầu các máy bay oanh tạc phải bay theo một hướng bắt buộc. Do vậy nên trong cuộc chiến tranh không quân lần thứ nhất của Mỹ chống miền Bắc Việt Nam từ năm 1964-1968 tuy bị đánh phá rất ác liệt nhưng Không quân Mỹ không thể ném bom trúng cầu. Chỉ đến năm 1972 ngay đợt đầu của chiến tranh không quân lần hai (bắt đầu từ ngày 16 tháng 4 năm 1972) Hoa Kỳ áp dụng bom thông minh (bom điều khiển bằng laser) đã đánh trúng cây cầu này và đã làm tê liệt hoàn toàn cầu Hàm Rồng.

Năm 1973 cầu được khôi phục lại, trụ giữa vẫn dùng lại làm móng cột ống, tháo dỡ dầm thép cũ, thay bằng 2 nhịp 80 m đơn giản.